本文關(guān)鍵詞：電流變減振器結(jié)構(gòu)與控制研究

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【摘要】：懸架系統(tǒng)是衡量汽車質(zhì)量水平的一個(gè)重要指標(biāo),其性能與汽車的舒適性具有直接關(guān)系,隨著國(guó)家公路水平上升的同時(shí)汽車的行駛速度也在不斷提高,這就要求更高質(zhì)量的懸架系統(tǒng),半主動(dòng)懸架應(yīng)運(yùn)而生。電流變液體是一種智能材料,可以通過控制施加給電流變液體的電場(chǎng)強(qiáng)度大小來改變電流變液體的性質(zhì),從而使電流變液體產(chǎn)生具備固體特征的抗剪切屈服應(yīng)力,這就表明電流變液體可以作為減振器的一種阻尼介質(zhì),并且使得減振器成為智能可控的電流變減振器。本文將半主動(dòng)懸架和電流變減振器結(jié)合,使得電流變減振器成為半主動(dòng)懸架的關(guān)鍵執(zhí)行元件,并對(duì)電流變半主動(dòng)懸架的控制策略進(jìn)行研究,主要內(nèi)容如下:首先,本文研究了面向電流變減振器的電流變特性,對(duì)電流變技術(shù)、電流變效應(yīng)進(jìn)行介紹分析,然后闡述了電流變液體的組成以及組成成分的性能要求,對(duì)電流變液體的力學(xué)特性進(jìn)行分析,探究了電流變液體的三種工作模式,配制了性能良好的電流變液體,并通過實(shí)驗(yàn)獲取電流變液體的抗剪切屈服應(yīng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。其次,本文對(duì)電流變減振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),提出了電流變減振器的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)要求,在基于電流變液體性質(zhì)的基礎(chǔ)上,對(duì)電流變減振器的主體結(jié)構(gòu)——電流變閥進(jìn)行設(shè)計(jì),參考普通液壓減振器對(duì)阻尼力的要求,設(shè)計(jì)了充氣式結(jié)構(gòu)的電流變減振器并確定了補(bǔ)償氣室的位置在減振器的頂部,討論了活塞與活塞桿直徑的關(guān)系,對(duì)電流變減振器進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì),并闡述了電流變減振器的具體工作原理。再次,本文對(duì)電流變減振器在壓縮行程和拉伸行程中的阻尼力進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,確定了電流變減振器的阻尼力可視為由固定阻尼力和可控阻尼力兩部分組成,并通過matlab/simulink軟件對(duì)電流變減振器在壓縮和拉伸行程的阻尼力進(jìn)行仿真模型搭建,參考某被動(dòng)液壓減振器,確定了電流變減振器的縫隙寬度、補(bǔ)償氣室氣壓等主要參數(shù),建立了被動(dòng)懸架模型和基于電流變減振器的半主動(dòng)懸架模型,為后續(xù)控制研究做準(zhǔn)備。最后,本文建立了隨機(jī)路面模型,以電流變減振器為基礎(chǔ),建立了天棚阻尼控制器、PID控制器以及模糊-PID控制器,將三種控制策略與被動(dòng)懸架在車身垂直加速度、懸架動(dòng)撓度以及輪胎動(dòng)變形三方面進(jìn)行了對(duì)比,得出基于電流變減振器的半主動(dòng)懸架,天棚阻尼控制策略可以加強(qiáng)汽車的操縱穩(wěn)定性,但汽車的行駛平順性并沒有增加;PID控制使汽車在行駛平順性和操縱穩(wěn)定性方面都有不同程度的提高,較之PID控制策略,模糊-PID控制策略對(duì)兩者的兼顧更加明顯。電流變減振器克服了傳統(tǒng)被動(dòng)減振器阻尼系數(shù)單一,不能兼顧汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的缺點(diǎn),為半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的研究提供了新思路,為汽車懸架性能的提高具有重大研究意義。
【關(guān)鍵詞】：電流變液體 電流變減振器 半主動(dòng)懸架 模糊-PID控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.335.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排17-20
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.2 章節(jié)安排18-20
• 第2章 面向減振器的電流變特性研究20-28
• 2.1 概述20
• 2.2 電流變技術(shù)20-21
• 2.2.1 電流變效應(yīng)20-21
• 2.2.2 電流變液體21
• 2.2.3 電流變技術(shù)的應(yīng)用21
• 2.3 電流變液體特性分析21-23
• 2.4 電流變液體的工作模式23-24
• 2.4.1 剪切模式23-24
• 2.4.2 流動(dòng)模式24
• 2.4.3 復(fù)合模式24
• 2.5 電流變液體的制備和選擇24-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 電流變減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-42
• 3.1 電流變減振器的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)要求28-29
• 3.1.1 電流變減振器的設(shè)計(jì)思路28
• 3.1.2 電流變減振器的設(shè)計(jì)要求28-29
• 3.2 電流變閥的設(shè)計(jì)29-35
• 3.2.1 液體的流動(dòng)狀態(tài)29-30
• 3.2.2 電流變閥的工作原理30-31
• 3.2.3 電流變閥的結(jié)構(gòu)型式31-35
• 3.3 補(bǔ)償氣室的設(shè)計(jì)35-38
• 3.4 活塞及活塞桿38-39
• 3.5 電流變減振器整體結(jié)構(gòu)集成及工作原理39-41
• 3.5.1 電流變減振器整體結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)39-41
• 3.5.2 電流變減振器的工作原理41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 電流變減振器仿真模型的建立及結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇42-58
• 4.1 電流變減振器的數(shù)學(xué)模型42-45
• 4.1.1 壓縮行程中數(shù)學(xué)模型的建立42-44
• 4.1.2 拉伸行程中數(shù)學(xué)模型的建立44-45
• 4.2 電流變減振器仿真模型的搭建45-47
• 4.2.1 仿真模型的搭建思路及仿真參數(shù)的意義45-46
• 4.2.2 壓縮行程simulink仿真模型的搭建46-47
• 4.2.3 拉伸行程simulink仿真模型的搭建47
• 4.3 電流變減振各結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇47-53
• 4.3.1 縫隙寬度47-50
• 4.3.2 補(bǔ)償氣室壓力50-52
• 4.3.3 工作缸及活塞桿52-53
• 4.3.4 活塞行程53
• 4.4 電流變半主動(dòng)懸架模型的建立53-56
• 4.4.1 懸架振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化53-54
• 4.4.2 二自由度被動(dòng)懸架模型的建立54-55
• 4.4.3 電流變半主動(dòng)懸架模型的建立55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第5章 基于電流變減振器的半主動(dòng)懸架控制研究58-82
• 5.1 路面不平度及隨機(jī)路面輸入模型的建立58-61
• 5.1.1 路面不平度的功率譜密度58-59
• 5.1.2 空間與時(shí)間頻率功率譜密度的轉(zhuǎn)化59-60
• 5.1.3 隨機(jī)路面輸入模型的建立60-61
• 5.2 基于電流變減振器的天棚阻尼控制策略61-65
• 5.2.1 天棚阻尼控制模型的建立61-63
• 5.2.2 simulink仿真模型的搭建及仿真分析63-65
• 5.3 基于電流變減振器的PID控制策略65-70
• 5.3.1 PID控制策略65-67
• 5.3.2 PID控制模型的搭建及仿真分析67-70
• 5.4 基于電流變減振器的模糊PID控制策略70-81
• 5.4.1 模糊控制原理70-72
• 5.4.2 模糊-PID控制策略72
• 5.4.3 模糊-PID控制器的設(shè)計(jì)及仿真分析72-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第6章 全文總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 全文展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：528726